一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法，包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳进行焙烧；4)制备钢液，再将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片，该方法能够避免叶身与缘板转接R处形成疏松。

【技术实现步骤摘要】
一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法
本专利技术属于精密铸造
，涉及一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法。
技术介绍
大尺寸涡轮叶片是重型燃气轮机的关键核心部件，主要采用镍基高温合金无余量精密铸造制成。该动力叶片是高温、高速、高载荷的转动部件，工作环境恶劣，热负荷和动力负荷大，工作条件非常苛刻。铸造镍基高温合金成分异常复杂，凝固温度范围较宽，凝固枝晶比较发达，其对枝晶间的补缩有阻碍作用，疏松形成倾向高。该类叶片结构复杂，由大榫头框架结构、叶身和下缘板构成。叶身尺寸大，壁厚薄，长约200mm～245mm，弦宽为75mm～85mm，最大厚度约13mm，而缘板宽约50mm，榫头最厚处约40mm。由于叶片的补缩通道过长，且榫头与叶身厚度悬殊大，导致叶片在凝固过程中高温合金液补缩不足，不利于叶身各截面的及时补缩，从而引起叶身截面显微疏松，且在叶身与缘板转接R处易形成疏松，这成为制约高温合金燃机涡轮叶片精密铸造的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法，该方法能够避免叶身与缘板转接R处形成疏松。为达到上述目的，本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳进行焙烧；4)制备钢液，再将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片。步骤1)中通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳。各层陶瓷棉的厚度均为6mm。步骤3)的具体操作为：将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳放入焙烧炉中进行焙烧，其中，焙烧温度为1000℃～1075℃，焙烧时间大于等于2h。步骤4)中制备钢液的具体操作为：将合金进行熔炼，得钢水，再将钢水的温度调整至合金液相线温度以上230℃，并精炼3min～5min，然后将其温度降低至合金液相线温度以上150℃～170℃，得钢液。在真空度小于等于1.33Pa的环境下，将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，其中，浇入时间小于等于4s，且涡轮叶片模壳从焙烧炉中取出至开始浇入钢液之间的时间间隔小于等于3min。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法在具体操作时，围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间，即涡轮叶片模壳由上到下依次形成三层陶瓷棉、两层陶瓷棉、一层陶瓷棉及零层陶瓷棉，从而改善涡轮叶片的冷却方式，以实现涡轮叶片的顺序凝固，有效的消除涡轮叶片叶身与缘板转接R处的疏松，降低涡轮叶片截面的显微疏松，使涡轮叶片铸件符合设计图纸的要求。进一步，将钢水温度降低至合金液相线温度以上150℃～170℃，得钢液，然后将钢液经过滤后浇入涡轮叶片模壳中，从而避免浇注温度过高或过低而引起的显微疏松及疏松过多。附图说明图1a为现有燃机涡轮叶片叶盘侧的荧光检验结果图；图1b为现有燃机涡轮叶片叶背侧的荧光检验结果图；图2为本专利技术中涡轮叶片模壳的结构示意图；图3为本专利技术中三层陶瓷棉包裹的位置图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图2及图3，本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，各层陶瓷棉的厚度均为6mm，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳放入焙烧炉中进行焙烧，其中，焙烧温度为1000℃～1075℃，焙烧时间大于等于2h；4)将合金进行熔炼，得钢水，再将钢水的温度调整至合金液相线温度以上230℃，并精炼3min～5min，然后将其温度降低至合金液相线温度以上150℃～170℃，得钢液，再在真空度小于等于1.33Pa的环境下，将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片，其中，浇入时间小于等于4s，且涡轮叶片模壳从焙烧炉中取出至开始浇入钢液之间的时间间隔小于等于3min。实施例一本实施例以ЧС70-ВИ合金为例，本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，各层陶瓷棉的厚度均为6mm，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳放入焙烧炉中进行焙烧，其中，焙烧温度为1000℃，焙烧时间大于等于2h；4)将合金进行熔炼，得钢水，再将钢水的温度调整至1560℃，并精炼3min～5min，然后将其温度降低至1500℃，得钢液，再在真空度小于等于1.33Pa的环境下，将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片，其中，浇入时间小于等于4s，且涡轮叶片模壳从焙烧炉中取出至开始浇入钢液之间的时间间隔小于等于3min。实施例二本实施例以ЧС70-ВИ合金为例，本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，各层陶瓷棉的厚度均为6mm，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳放入焙烧炉中进行焙烧，其中，焙烧温度为1075℃，焙烧时间大于等于2h；4)将合金进行熔炼，得钢水，再将钢水的温度调整至1560℃，并精炼3min～5min，然后将其温度降低至1480℃，得钢液，再在真空度小于等于1.33Pa的环境下，将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片，其中，浇入时间小于等于4s，且涡轮叶片模壳从焙烧炉中取出至开始浇入钢液之间的时间间隔小于等于3min。实施例三本实施例以ЧС70-ВИ合金为例，本专利技术所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳；2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳进行焙烧；4)制备钢液，再将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片。

【技术特征摘要】
1.一种降低燃机涡轮叶片疏松的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备燃机涡轮叶片蜡模，其中，燃机涡轮叶片蜡模的冒口高度为燃机涡轮叶片总长的1/5～1/6，再通过燃机涡轮叶片蜡模制备涡轮叶片模壳；2)围绕涡轮叶片模壳包裹三层陶瓷棉，其中，第一层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与冒口之间，第二层陶瓷棉位于陶瓷浇口杯下端与1/3叶身之间，第三层陶瓷棉位于陶瓷烧口杯下端与2/3叶身之间；3)将经步骤2)处理后的涡轮叶片模壳进行焙烧；4)制备钢液，再将钢液经过滤网过滤后浇入涡轮叶片模壳中，然后去除涡轮叶片模壳，再进行切割，得燃机涡轮叶片。2.根据权利要求1所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法，其特征在于，步骤1)中通过燃机涡轮叶片蜡模采用自动线全硅溶胶制备涡轮叶片模壳。3.根据权利要求1所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法，其特征在于，各层陶瓷棉的厚度均为6mm。4.根据权利要求1所述的降低燃机涡轮叶片疏松的方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：将经步骤2)处理后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛建平，尹冬梅，王琳，雍坤轩，常涛岐，刘晓飞，闵蓉，陈波，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61